JP2000164162A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面型表示装置の両基板を支えるスペーサー
を、精度良く光吸収部に対応する部分にのみ設置する構
造とする。 【解決手段】 板状のスペーサー２０の両端部のうち、
少なくとも一方の端部において、スペーサー２０の長手
方向にテンションをかけるバネ機構２１を具備した構造
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面型表示装置に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】２枚の対向配置された基板（前面基板
と、背面基板）が配置されて成る平面型表示装置、例え
ばＦＥＤ（Field Emission Display）パネルは、通常の
コーン型ＣＲＴ（陰極線管）同様に、電界放出型カソー
ドより発せられた電子線を蛍光面に入射させることによ
り発光する構造を有するため、２枚の対向配置された基
板間は、ほぼ真空雰囲気に保たれている。

【０００３】このため、対向配置された２枚の基板は、
大気圧に近い圧力を受ける。このような真空容器におい
ては、これを保持、すなわち、容器に圧力による変形や
破壊が生じてしまうことを回避することが必要である。
ＣＲＴ構造のものにおいては、この圧力に耐えるために
は、対角５インチで５ｍｍ程度、対角１０インチで１０
ｍｍ程度の厚さのガラス基板を適用する必要があるが、
これではパネル全体としての軽量化、薄型化を図ること
ができない。

【０００４】このため、両基板間に、圧力による変形や
破壊が生じてしまうことを回避するための、板状のスペ
ーサーを、その板面方向が基板面と直交するように設置
して、これを支える構造のものが提案されている。

【０００５】図１１に、従来の構造の平面型表示装置１
００、例えばＦＥＤ（Field Emission Display）の概略
斜視図を示す。この場合において、内部構造を示すため
に、一部を切り欠いて示す。この平面型表示装置１００
は、前面基板１０１、背面基板１０２、側壁部１０３に
よって囲まれ、この内部を、ほぼ真空に近い低圧に維持
するための気密容器を形成して成る。

【０００６】背面基板１０２上には、行方向、および列
方向に直交する配線が、互いの交叉部がＳｉＯ₂ 等の絶
縁層３００を介して電気的に絶縁されて形成される。行
方向配線１０４と、列方向配線１０５により単純マトリ
クスが形成されてなり、各交叉部に対応して、電子放出
部（図示せず）が、目的とする表示画素数に応じて適宜
設定されて形成されている。

【０００７】前面基板１０１の下面には、蛍光膜１１０
が形成されている。この蛍光膜１１０は、蛍光膜１１０
ａと光吸収部１１０ｂ、すなわち主として可視光を吸収
する部分とにより構成されている。この蛍光膜は、例え
ばストライプ状に、蛍光部１１０ａと光吸収部１１０ｂ
とが形成されてなるものや、または格子状に光吸収部１
１０ｂが形成されているものもある。

【０００８】この蛍光部１１０ａは、赤、緑、青の３原
色の蛍光体が塗り分けられている。蛍光膜１１０におい
て、光吸収部１１０ｂを形成したことにより、電子ビー
ムの照射位置にずれがあっても表示色にずれが生じるこ
とを回避したり、外光の反射を防止して表示コントラス
トの低下を回避したりすることができる。

【０００９】上述したように、平面型表示装置１００内
部は真空に保持されているため、外部圧力によって破損
や変形を引き起こすおそれがあるため、これを回避する
ため、基板１０１および１０２間に、板状のスペーサー
１１１を設置して、両基板を支える構造とされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】板状のスペーサー１１
１は、気密偏平空間内において、例えば行方向および列
方向に配列された格子状パターンの光吸収部の形成部
に、例えばその列方向の沿う蛍光部１１０ａ、すなわち
画像表示に寄与する有効領域に重ならないように、光吸
収部１１０ｂ上に、精度良く配置形成することが必要と
なる。

【００１１】しかしながら、図１２において示すよう
に、一の蛍光部１１０ａと他の蛍光部１１０ａ間の間隔
は、１００μｍ程度と極めて狭い。一方において、スペ
ーサー１１１は、その機械的強度を両基板を支える程度
に保持するするためには、その厚さは、数十〜１００μ
ｍ、例えば５０μｍ程度は必要であり、このスペーサー
１１１を、蛍光部１１０ａに突出することなく配置する
に当たっては、位置精度は、約１０μｍ以下程度とな
り、極めて精密に行わなくてはならず、製造工程上の困
難性が伴う。

【００１２】このスペーサー１１１は、例えば接着剤を
用いて固定することができるが、治具上でスペーサー１
１１と基板を位置決め固定しても、治具解放後、スペー
サー１１１にゆがみが生じてしまい、図１２に示すよう
に上記位置精度を満たさなくなる場合が多い。図１３に
おいて、スペーサー１１１にゆがみが生じる前後の状態
図を示す。

【００１３】図１３に示すように、スペーサー１１１の
長さが例えば１００〔ｍｍ〕であった場合、スペーサー
の長さ方向に数μｍのゆがみが生じた場合、横方向すな
わち、スペーサー１１１の垂直方向には、１００μｍ単
位の歪がみ幅ａが生じることになる。

【００１４】また、スペーサー１１１の熱膨張係数が、
両基板１０１および１０２の熱膨張係数よりも大きい
と、スペーサー１１１を基板上に設置した後に行う、封
着や、気密容器内の排気工程における熱処理により、ス
ペーサー１１１の長さ方向に、たるみが発生し、これが
スペーサー１１１の垂直方向に大きな歪がみが生じるこ
とになり、位置精度を満たさなくなる。

【００１５】図１４に、熱膨張係数が、基板よりも５×
１０^-7〔／℃〕大きい、長さが１００〔ｍｍ〕のスペー
サーを使用した場合の、加熱温度〔℃〕とスペーサー１
１１の垂直方向の歪み量〔ｍｍ〕との関係図を示し、図
１５に、スペーサーの長さ方向の伸び量〔μｍ〕と、ス
ペーサーの垂直方向の歪み幅〔ｍｍ〕との関係図を示
す。

【００１６】この図１４によれば、例えば、４５０℃に
加熱すると、１〔ｍｍ〕程度の歪みが生じることにな
り、スペーサーが螢光面の有効領域、すなわち螢光部１
１０ａにまで突出してしまって画像表示に悪影響を与え
るおそれがある。また、図１５によれば、スペーサーの
長さ方向の伸び量が、例えば２０〔μｍ〕程度であった
場合には、スペーサーの垂直方向の歪み幅は、１〔ｍ
ｍ〕程度にもなることがわかる。

【００１７】このように、スペーサー１１１を設置する
際に、精密な位置合わせを行うことができないと、スペ
ーサー１１１が蛍光部１１０ａに突出することになり、
輝度の劣化を招来する。

【００１８】しかし、両基板１０１および１０２とスペ
ーサー１１１との熱膨張係数をぴったり一致させること
が現実として困難な場合が多く、また、スペーサー１１
１にガラス材を用いると、わずかな傷が原因となって破
損しやすく、信頼性が低いという問題もある。

【００１９】歪みのない板状のスペーサー１１１を高精
度をもって設置する方法として、スペーサーガイドをス
ペーサーの両端に設置し、これにスペーサーを嵌め込む
方法が提案されている（キャンデセント：米国特許第
５，６４９，８４７）。しかし、このスペーサーガイド
を設ける工程は複雑であり、これを精密な位置に形成す
ることは、実際上困難である。

【００２０】その他に、スペーサー１１１を加熱しなが
ら、その両端に基板を固定してスペーサーにテンション
をかける方法があるが、スペーサーの熱膨張係数を基板
に近づける必要があり、材料の選択性に限界がでるとい
う問題がある。

【００２１】そこで、本発明者らは鋭意研究を重ねた結
果、スペーサー１１１の精度の良い配置を実現し、かつ
平面型表示装置における輝度の劣化を回避する構造の平
面型表示装置を提供することとした。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の平面型表示装置
は、所定のパターンの光吸収部が形成された表示部を有
する前面基板と、電子放出カソードを具備する背面基板
とが、所定の間隔を保持して対向し、上記前面基板と上
記背面基板との間に、上記両基板間を支持するように、
板状のスペーサーを配置介在させ、上記両基板の外周部
を気密的に封止して、上記両基板間に大気圧以下の偏平
空間を形成したものであり、これにおいて、板状のスペ
ーサーを、前面基板または背面基板に、スペーサーの少
なくとも一端部を、バネ部を有するバネ機構を介在して
取り付け、このバネ機構によってスペーサーにテンショ
ンを掛けて、板状のスペーサーを光吸収部の配置部に相
当する位置に限定的に設けるものとする。

【００２３】このバネ機構により、板状スペーサーの長
手方向に、テンションがかけられるようなり、この板状
スペーサーに歪みが発生することを効果的に回避して、
平面型表示装置における蛍光部にスペーサーが突出する
ことなく、これを高い精度をもって設置して、平面型表
示装置における明るさの劣化を回避する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の平面型表示装置は、所定
のパターンの光吸収部が形成された表示部を有する前面
基板と、電子放出カソードを具備する背面基板とが、所
定の間隔を保持して対向し、上記前面基板と上記背面基
板との間に、上記両基板間を支持するように、板状のス
ペーサーを配置介在させ、上記両基板の外周部を気密的
に封止して、上記両基板間に大気圧以下の偏平空間を形
成したものであり、これにおいて、板状のスペーサー
を、前面基板または背面基板に、スペーサーの少なくと
も一端部を、バネ部を有するバネ機構を介在して取り付
け、このバネ機構によってスペーサーにテンションを掛
けて、板状のスペーサーを光吸収部の配置部に相当する
位置に限定的に設けるものとする。

【００２５】以下、本発明の平面型表示装置の一例につ
いて説明するが、本発明は、以下に示す例に限定される
ものではない。

【００２６】図１に、本発明の平面型表示装置１０、例
えばＦＥＤ（Field Emission Display）の概略斜視図を
示す。この場合において、内部構造を示すために、一部
を切り欠いて示す。この平面型表示装置１０は、前面基
板１、背面基板２、側壁部３によって囲まれた気密偏平
空間が形成されて成る。

【００２７】この気密空間内部は、排気されて例えば１
０^-7〔Ｔｏｒｒ〕程度の真空度に保持される。

【００２８】背面基板２上には、行方向、および列方向
に直交する配線が、互いの交叉部がＳｉＯ₂ 等の絶縁層
３００を介して電気的に絶縁されて形成される。行方向
配線４と、列方向配線５により単純マトリクスが形成さ
れてなり、各交叉部に対応して、電子放出部（図示せ
ず）が、目的とする表示画素数に応じて適宜設定されて
形成されている。

【００２９】前面基板１の内面には、蛍光膜１１が形成
されている。この蛍光膜１１は、蛍光部１１ａと光吸収
部１１ｂにより構成されている。この蛍光膜１１は、
赤、緑、青の３原色の蛍光体が塗布されて成る例えばス
トライプ状の蛍光部１１ａと光吸収部１１ｂとが交互に
形成されて成る。或いは、格子状の光吸収部１１ｂの格
子部内に、上記各色の蛍光部１１ａが塗布されて成る。

【００３０】このように、蛍光膜１１において、光吸収
部１１ｂを形成したことにより、電子ビームの照射位置
にずれがあっても表示色にずれが生じることを回避した
り、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を回
避できる。

【００３１】上述したように、平面型表示装置１０の内
部は高真空に保持されているため、外部圧力によって破
損や変形を引き起こすおそれがあるため、これを回避す
るため、前面基板１および背面基板２間に、例えばｔが
数十μｍの厚さを有し、両基板１および２間の設定間隔
に対応する高さｈが例えば１〜２ｍｍ程度の、短冊板状
のスペーサー２０を設置して、両基板を支える構造とさ
れている。

【００３２】板状のスペーサー２０は、平面型表示装置
１０内において、蛍光部１１ａすなわち画像表示に寄与
する有効領域に重ならないように、光吸収部１１ｂ上、
すなわち光吸収部１１ｂの配置位置に相当する位置に精
度良く配置形成する。

【００３３】この板状スペーサー２０は、例えば前面基
板１に、その両端部において支持される。この板状スペ
ーサー２０の支持は、その両端部のうちの少なくとも一
端部を、バネ機構２１を介して支持するものとする。

【００３４】このバネ機構２１は、例えば、ジルコニア
セラミックスより成り、図２に示すように、コ字状の支
持部２２とその両端部から延長して形成される弾性を有
する一対の板バネ２３ａおよび２３ｂが、所定の間隔ｄ
をもって対向配置されてなり、支持部２２が基板１の内
面の画面の無効領域の所定位置に固着される。

【００３５】また、スペーサー２０の少なくとも一方の
端部に、図３に示すように、スペーサー２０の厚さｔよ
りも大きい厚さｔ₀ を有する係止部２４が形成されてな
る。この係止部２４は、断面形状が円、あるいは楕円と
された形状のほか、断面形状が正方形、長方形、扇型
等、種々の形状とすることができる。

【００３６】そして、この係止部２４を、バネ機構２１
の板バネ２３ａおよび２３ｂの遊端間に係合させ、この
状態で板バネ２３ａおよび２３ｂの撓曲によって、スペ
ーサー２０の長手方向にテンション（張力）がかかるよ
うにする。このようにすることによって、前述したスペ
ーサーに生じる歪がみを回避、あるいは低減させること
ができる。

【００３７】ここで、基板１および２は、例えば熱膨張
係数が、５０×１０^-7／℃の無アルカリガラスである場
合、スペーサー２０は、熱膨張係数が１００×１０^-7／
℃の前述のジルコニアを使用することができる。スペー
サー２０の長さは、例えば３００ｍｍとする。この場
合、これらの熱膨張係数の差は５０×１０^-7／℃であ
り、４５０℃加熱した場合に、スペーサー２０には、
（５０×１０^-7）〔／℃〕×４５０〔℃〕×３００〔ｍ
ｍ〕＝０．６７５〔ｍｍ〕の伸びが生じる。そこで、ス
ペーサー２０の一端を基板に固定し、他の一端におい
て、バネ機構２１を具備する構成とする場合において
は、片側に０．６７５〔ｍｍ〕以上のストロークをもっ
た板バネを経由してスペーサー２０にテンションをかけ
るようにすればよい。また、スペーサー２−の両端にバ
ネ機構２１を具備する構成とする場合においては、上記
の例では、０．６７５〔ｍｍ〕／２＝０．３４〔ｍｍ〕
以上のストロークをもった板バネを経由してスペーサー
２０にテンションをかけるようにすればよい。

【００３８】上記のように、バネ機構２１によってスペ
ーサーに、スペーサーの長手方向にテンションがかけら
れるようなり、図５に示すように、この板状スペーサー
に歪がみが発生することを効果的に回避することがで
き、表示装置における画像表示に寄与する有効部分にス
ペーサーが突出することなく、高い精度をもって設置で
きる。

【００３９】上述の例においては、バネ機構２０は、図
２に示されているように、一対の板バネ２３ａおよび２
３ｂよりなるバネ部２３が支持部２２によって支持され
て、互いに板バネが対向配置されてなる全体として一体
のバネ機構２０を適用したものについて説明したが、本
発明においては、この例に限定されるものではなく、本
発明の目的の範囲内で、種々の形状を適用することがで
きる。

【００４０】例えば、基板１に固着される支持部２２
が、図６に示すように、互いに分離された対の支持部２
２ａおよび２２ｂによって構成し、それぞれに板バネ２
３ａおよび２３ｂが配置されてなる分離構造とすること
もできる。

【００４１】また、図７に示すように、スペーサー２０
の端部に予め、例えばスペーサーの長手方向と直交する
ようにバネ３３を、例えば接着配置しておき、一方支持
体３２をスペーサー２０を配置する基板１上に予め固着
しておき、板バネ３３の左右の部分が、対の支持体３２
に差し渡って接するようにして、スペーサー２０の長手
方向にテンションがかかるような構造とすることもでき
る。

【００４２】また、図８に示すように、スペーサー２０
の端部自体を、Ｌ字状に屈曲させて、このスペーサーの
屈曲部にバネ性を持たせたバネ部４３を形成し、その端
部を例えば基板１に固着した支持体４２を係合し、この
状態でスペーサー２０の長手方向にテンションがかかる
ような構造とすることもできる。

【００４３】また、バネ機構２１においては、図９に示
すように、図２に示したバネ機構２１のバネ部２３の底
部の一部を切り欠いて隙間ｇを持たせた構造とすること
もできる。このように、バネ部２３の底部の一部を切り
欠いて、隙間ｇを持たせた構造とすることにより、バネ
部２３（２３ａおよび２３ｂ）の弾性変形において、基
板との間の擦傷したがって破損の発生の回避、さらに
は、バネ部２３の円滑な変形の阻害を回避することがで
きる。

【００４４】また、図１０に示すように、図６に示した
バネ機構２１のバネ部２３の底部の一部を切り欠いて図
１０中、隙間ｇを持たせた構造とすることもできる。こ
の場合においても、バネ部２３（２３ａおよび２３ｂ）
の弾性変形において、基板との間の擦傷したがって破損
の発生の回避、さらには、バネ部２３の円滑な変形の阻
害を回避することができる。

【００４５】上述の例においては、板状のスペーサー２
０の両端部のうち、一方にのみバネ機構２０を具備し、
他の一方の端部を固定するものについて説明したが、本
発明は、この例に限定されるものではなく、両端部にお
いてバネ機構２０を具備する構造とすることもできる。

【００４６】上述の例においては、バネ機構の材料とし
てジルコニアセラミックスを適用したが、本発明はこの
例に限定されるものではなく、４５０〜５００℃程度の
耐熱性を有し、バネ性を有する材料であれば、金属等の
従来公知のバネ材料を適用することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明の平面型表示装置においては、前
面基板１と、背面基板２との間に配置され、両基板間を
支持するスペーサー２０の少なくとも一方の端部におい
て、スペーサー２０の長手方向にテンションをかけるバ
ネ機構を設けたことにより、スペーサー２０に歪がみが
発生することを効果的に回避することができ、平面型表
示装置における、蛍光部すなわち画像表示に寄与する有
効部分にスペーサーが突出することなく、高い精度をも
ってスペーサー２０を光吸収部に対応する部分にのみ配
置することができ、明るさの低減化を効果的に回避する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平面型表示装置の一例の、要部の概略
斜視図を示す。

【図２】バネ機構の概略斜視図を示す。

【図３】スペーサーの端部の一例の要部の概略図を示
す。

【図４】バネ機構とスペーサーを組み合わせた状態の、
平面図を示す。

【図５】本発明における端部にバネ機構を具備したスペ
ーサーと、蛍光膜との位置関係を示す。

【図６】バネ機構の他の一例の概略斜視図を示す。

【図７】バネ機構とスペーサーの他の一例の概略斜視図
を示す。

【図８】バネ機構とスペーサーの他の一例の概略斜視図
を示す。

【図９】バネ機構の他の一例の概略斜視図を示す。

【図１０】バネ機構の他の一例の概略斜視図を示す。

【図１１】従来の平面型表示装置の要部の概略斜視図を
示す。

【図１２】従来におけるスペーサーと、蛍光膜との位置
関係を示す。

【図１３】スペーサーの歪がみの状態図を示す。

【図１４】加熱温度とスペーサーの中央部分における垂
直方向の歪がみ幅の関係を示す。

【図１５】スペーサーの伸び量と、スペーサーの中央部
分における垂直方向の歪がみ幅の関係を示す。

【符号の説明】

１，１０１ 前面基板、２，１０２ 背面基板、３，１
０３ 側壁部、４，１０４ 行方向配線、５，１０５
列方向配線、１０，１００ 平面型表示装置、１１，１
１０ 蛍光膜、１１ａ，１１０ａ 蛍光部、１１ｂ，１
１０ｂ 光吸収部、２０，１１１ スペーサー、２１，
３１ バネ機構、２２，３２，４２ 支持部、２３，３
３，４３ バネ部、２３ａ 板バネ、２３ｂ 板バネ、
２４ 係止部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C032 CC05 CD04 CD06 5C036 CC14 EE03 EE14 EE15 EF01 EF06 EF09 EG02 EG31 EG36 EH10 5C094 AA07 BA32 BA34 CA19 CA24 EB02 EC03 ED20 5G435 AA09 BB01 EE33 FF00 HH18 KK02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のパターンの光吸収部が形成された
   表示部を有する前面基板と、電子放出カソードを具備す
   る背面基板とが、所定の間隔を保持して対向し、上記前
   面基板と上記背面基板との間に、上記両基板間を支持す
   るように、板状のスペーサーを配置介在させ、上記両基
   板の外周部を気密的に封止して、上記両基板間に大気圧
   以下の偏平空間を形成する平面型表示装置において、 上記板状のスペーサーを、上記前面基板または背面基板
   に、上記スペーサーの少なくとも一端部を、バネ部を有
   するバネ機構を介在して取り付け、 上記バネ機構によって上記スペーサーにテンションを掛
   けて、上記板状のスペーサーを上記光吸収部の配置部に
   相当する位置に限定的に設けることを特徴とする平面型
   表示装置。
2. 【請求項２】 上記バネ機構のバネ部が、上記板状のス
   ペーサーの端部から成ることを特徴とする請求項１に記
   載の平面型表示装置。